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首页 > 学术论文库 > 农科论文 农业面源污染对水体中有机污染物的影响及监测研究论文

农业面源污染对水体中有机污染物的影响及监测研究论文

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2026-06-12 14:08:35    来源:    作者:xuling

摘要:随着我国农业快速发展,农业面源污染成为水体污染的一个主要来源。近年来,农业面源污染对水体中有机污染物的影响日益凸显,已对水体生态系统健康及人类社会可持续发展造成严重威胁。

  摘要:随着我国农业快速发展,农业面源污染成为水体污染的一个主要来源。近年来,农业面源污染对水体中有机污染物的影响日益凸显,已对水体生态系统健康及人类社会可持续发展造成严重威胁。因此,就农业面源污染对水体中有机污染物的影响及监测方法展开深入研究,具有重要的现实意义。

  关键词:农业面源污染;有机污染物;影响

  随着全球农业生产的集约化发展,农药、化肥等农业投入品的广泛使用在保障粮食安全的同时,带来了严峻的环境问题。《第二次全国污染源普查公报》显示,2017—2019年,全国水污染物排放情况为化学需氧量2 143.98万t,总氮304.14万t,氨氮96.34万t[1]。这些污染物经地表径流、地下渗漏等途径进入水体。其中,有机污染物种类繁多,显著影响着水体生态系统的结构与功能,致使水生生物生存、水资源安全利用及人类健康均面临严峻威胁。

  1农业面源污染对水体中有机污染物的影响

  1.1化肥对水体有机污染物的影响

  过量施用的化肥,特别是氮、磷等营养元素,会经地表径流或地下渗入水体,显著影响水体有机污染物。2022年,我国农用化肥施用总量为5 079.2万t,连续7年保持下降趋势,较2021年减少2.15%。2023年,农用化肥产量增至5 713.6万t,但施用量进一步降至5 022万t[2]。首先,这些营养元素会促进藻类大量繁殖,形成水华现象,如蓝藻在适宜条件下迅速聚集。同时,藻类生长过程中合成的有机物质,如蛋白质、多糖、藻类毒素等,会使水体有机污染物含量增加,导致化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)升高。藻类死亡后,其残体在微生物分解过程中会消耗大量溶解氧,导致水质恶化,并产生小分子有机污染物,进一步加剧水体污染。其次,化肥会改变水体理化特性,包括酸碱度、氧化还原电位等,对微生物群落结构产生影响。已有研究[3]发现,高氮、高磷环境会促进富营养化微生物生长,同时抑制其他微生物。微生物群落结构改变会影响有机污染物的转化和降解。例如,某些微生物可借助化肥中的营养元素分解有机污染物;但在富营养化条件下,群落失衡可能降低降解效率,导致难降解有机污染物积聚。另外,微生物代谢过程中还可能产生新的有机代谢产物,使水体中有机污染物的种类与复杂性增加。

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  1.2农药对水体有机污染物的影响

  农药作为复杂的有机化合物,其使用对水体有机污染物的影响显著。一方面,农药会经喷雾漂移、农田排水等途径直接进入水体,成为水体有机污染物的直接来源。例如,有机磷农药、拟除虫菊酯类农药等因化学结构多样性及性质差异性,具有较强毒性与稳定性,很难在水体中降解,长期残留会持续危害水生生物和生态系统。部分有机氯农药的半衰期长达数年甚至数十年,能长期存在并不断积累,严重破坏水体生态平衡。另一方面,农药进入水体后会毒害微生物、水生植物,抑制其生长和代谢,影响水体自净能力。微生物作为有机污染物降解的主要参与者,其数量和活性降低会减缓有机污染物降解。例如,一些农药会抑制微生物体内关键酶活性,阻碍有机污染物的分解代谢。另外,农药还可能和水体中的其他有机物质发生化学反应,形成更复杂、更难降解的有机污染物,从而加大水体有机污染的治理难度。

  1.3畜禽养殖废弃物对水体有机污染物的影响

  若畜禽养殖过程中产生的大量粪便与尿液未经有效处理便直接排放,会形成高浓度有机废水,对水体造成严重污染[4]。据统计,畜禽粪污是最主要的畜禽养殖废弃物,年产生量约38亿t,COD排放量占全国42%,总氮和总磷排放量分别占农业源排放总量的38%、56%[5]。该类废水中含有丰富的蛋白质、碳水化合物、脂肪等有机物质,COD与BOD极高,如规模化养猪场废水中的COD含量可达数千mg/L,甚至更高。高浓度有机废水进入水体后,会立即消耗溶解氧,使水体缺氧进而导致水生生物死亡。同时,废水中的有机物质在微生物分解过程中会产生恶臭物质(氨氮、硫化氢等)和多种小分子有机污染物,进一步恶化水质,加重水体有机污染物负荷。此外,畜禽养殖中广泛使用的抗生素也会经粪便和尿液排出体外,进入养殖废弃物。其中,含有抗生素残留的废弃物进入水体后,会对水体生态系统产生多方面影响。

  1.4其他农业面源污染物对水体有机污染物的影响

  除化肥、农药与畜禽养殖废弃物,其他农业面源污染物也会影响水体有机污染物。首先,在长期自然环境作用下,残留在土壤中的农膜会逐渐老化、破碎并缓慢分解,产生小分子有机化合物,如聚乙烯、聚氯乙烯等。这些降解产物可能随土壤水分运动进入周边水体,成为水体有机污染物的一部分。尽管农膜降解产物在水体中的含量不高,但其具有生物累积性与潜在毒性,长期积累可能对水生生物产生慢性毒害,抑制其生长发育和繁殖。

  其次,农作物秸秆焚烧产生的烟尘中含有多环芳烃、二噁英等有机污染物。这些污染物在大气中扩散后,部分会通过干湿沉降进入水体。同时,农村生活污水中含有大量污染物,包括有机物、氮、磷等;农村生活垃圾随意丢弃在水体周边,雨水冲刷也会将其中的有机污染物带入水体。这些污染物的进入使水体中有机污染物种类和数量增加,易破坏水体生态系统,影响水体正常功能。

  2农业面源污染的监测方法

  2.1地面观测法

  地面观测法是在监测水域内布设卡口站、气象站、土样取样点等设施,通过定时或不定时采样与测定,获取定量监测数据[6]。例如,在农业面源污染重点区域设置多个采样点,定期采集水样,分析其中有机氮、有机磷、农药残留等污染物含量。该方法可提供较准确的监测数据,但需要投入大量人力、物力与时间资源。为保证数据准确性,还需要与实验室分析结合,引入高效液相色谱(HPLC)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)等技术。

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  2.2调查法

  调查法主要利用现场观察、目视观察、询问、测量、试验等手段,分析社会经济状况、农田灌溉施肥情况、农药和农膜利用状况等。该方法有助于了解农业面源污染的来源、分布和排放情况,以便制定科学有效的防控措施。例如,可通过对农户展开问卷调查,了解其化肥、农药使用情况及农业废弃物处理方式。一项针对江苏省某县的调查显示,当地农民耕地年均施用化肥量约600 kg/hm2,农药年使用量达4 kg/hm2[7]。另外,该县约70%的农户表示会把废弃农膜随意丢弃在田间地头,不仅影响土壤质量,还可能成为潜在的污染源。借助调查结果,相关人员能更具针对性地提出减少化肥和农药使用、加强废弃物管理的措施。

  2.3“3S”技术法

  “3S”技术即遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)[8]。其中,遥感技术可迅速获取各类面积数据,并动态监测植被状况、土地利用状况等。GIS可分析水域坡度、坡向,提供面源污染空间地形数据。GPS则能准确定位监测点位置。“3S”技术的应用,能大范围、实时监测农业面源污染,显著提高监测效率与准确性。例如,借助卫星遥感影像可快速识别大面积农田中的植被覆盖变化,并评估其对地表径流的影响。已有研究[9]表明,利用高分辨率卫星影像(如Landsat 8),能在厘米级精度下识别各种作物类型的种植面积及生长状况,有力支持精准农业管理与面源污染控制。另外,结合GIS平台,能生成详细的流域地形图,帮助预测污染物迁移路径和沉积位置,优化治理方案。

  3结语

  农业面源污染对水体中有机污染物的影响显著。化肥、农药、畜禽粪便等污染源是导致水体中有机污染物增加的主要原因。现阶段,包括地面观测法、调查法、“3S”技术法在内的多种监测方法已投入使用,以有效监测农业面源污染对水体中有机污染物的影响。今后,应进一步加强源头控制,推广绿色农业技术,减少农药化肥的使用量;完善监测网络,采用先进的监测技术与设备,保证数据的准确性、可靠性;强化政策支持,健全相关政策法规,提供制度保障。相信通过多方协作,有望实现农业可持续发展和水资源保护的双赢局面,保障生态环境的长久健康。

 参考文献

  [1]晏婕.农业面源污染负荷对水体生态服务价值影响评估[J].清洗世界,2025,41(4):98-100.

  [2]邓梁娟.农业面源污染评价及对策[J].南方农机,2025,56(8):60-63.

  [3]杨国涛.氮磷耦合对不同氮效率型水稻产量、氮代谢、品质及环境的影响[D].雅安:四川农业大学,2021.

  [4]郭婧.我国农业面源污染防治的困境与破解[J].农业经济,2025(3):24-26.

  [5]唐烁,李艳.区块链嵌入农业面源污染多中心协同治理:机理、挑战与应对[J].改革,2025(2):147-158.

  [6]李明蔚,马莉,宁昕,等.平原水网区农业面源污染控制技术比选研究[J].长江流域资源与环境,2025,34(2):352-363.

  [7]龚建伟.绿色农业与农民收入协同发展问题研究—以江苏省为视角[J].未来与发展,2023,47(12):95-105.

  [8]王清,成洪,李涛,等.丹江口市农业面源污染综合防控技术探讨[J].湖北植保,2025(1):5-7,10.

  [9]宋彬彬.基于多源遥感影像的东北地区主要农作物早期识别方法研究[D].合肥:安徽大学,2024.